安科瑞關(guān)于智能電機(jī)保護(hù)控制器在海上石油平臺(tái)的應(yīng)用

摘  要：介紹了智能馬達(dá)保護(hù)器的選擇和應(yīng)用設(shè)計(jì)中需要注意的一些問(wèn)題在安裝和使用的過(guò)程中，在海洋企業(yè)推廣使用的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電子產(chǎn)品越來(lái)越集成智能控制的想法，同時(shí)，從投資和使用維護(hù)方面，有很多事項(xiàng)需要注意技術(shù)分析是結(jié)合工程實(shí)踐完成的。

關(guān)鍵詞：智能馬達(dá)保護(hù)器；海洋石油；應(yīng)用

引言

  在海上石油平臺(tái)，生產(chǎn)過(guò)程需要大量的運(yùn)動(dòng)設(shè)備以及電氣 控制技術(shù)的進(jìn)步和持續(xù)改進(jìn)的控制系統(tǒng)，尤其是自動(dòng)化的連續(xù)性要求，急需要電動(dòng)機(jī)保護(hù)器和控制設(shè)備，特別是低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)需要更多高質(zhì)量的智能馬達(dá)保護(hù)器。理解和使用一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)建設(shè)項(xiàng)目過(guò)程中保護(hù)產(chǎn)品，低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制組件。在低壓配電系統(tǒng)使用智能馬達(dá)機(jī)保護(hù)器，不僅保證馬達(dá)的運(yùn)行，取代了傳統(tǒng)的保護(hù)器，并利用科學(xué)的通信技術(shù)，電機(jī)控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)收益。因此，海洋石油中智能馬達(dá)保護(hù)器應(yīng)該不斷的 創(chuàng)新和發(fā)展。

一、海洋石油平臺(tái)的需求

  海上石油平臺(tái)是我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)社會(huì)中具有重要的意義。自中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，海洋石油平臺(tái)生產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)水平逐步提高，生產(chǎn)條件，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮重要作用。各級(jí)有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)支持生產(chǎn)的改性技術(shù)。啟動(dòng)一個(gè)新的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器通過(guò)專門機(jī)構(gòu)測(cè)試和推薦產(chǎn)品，非常適合海上石油平臺(tái)。詳細(xì)介紹如下。

二、基本工作原理

  電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是最近幾年開(kāi)發(fā)出的一種新型電子多功能電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置。集（光）負(fù)載保護(hù)、缺乏階段，（欠）壓力、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，泄漏、低電壓保護(hù)接地、三相不平衡保護(hù)，使用一組精度高、節(jié)能、可靠的工作，是理想的替代傳統(tǒng)的熱繼電器。通常是由當(dāng)前元素收集、比較電路、單片機(jī)、或出口繼電器等幾個(gè)部分。當(dāng)前采集組件的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的電流變化來(lái)反映線性采樣結(jié)束，整改后，然后通過(guò)單片機(jī)處理，凹路繼電器的操作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載電流時(shí)，從一個(gè)電流傳感器電壓信號(hào)將會(huì)增加。

三、功能描述

（一）保護(hù)功能

  智能馬達(dá)機(jī)保護(hù)器可實(shí)現(xiàn)低壓電動(dòng)機(jī)的綜合保護(hù)，它的具體功能有接地保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、不平衡過(guò)載保護(hù)、屏蔽保護(hù)、低電壓和過(guò)電壓保護(hù)。智能馬達(dá)保護(hù)器在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)可以很好的保護(hù)電機(jī)的良好運(yùn)行。 實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)機(jī)的電流和電壓。智能馬達(dá)保護(hù)器具有保護(hù)通信功能，可以收集到的信號(hào)通過(guò)微機(jī)總線，實(shí)現(xiàn)低壓電動(dòng)機(jī)在線管理和維護(hù)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作迅速啟動(dòng)，節(jié)省網(wǎng)站的傳送時(shí)間和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)告。智能馬達(dá)保護(hù)器也有低電壓自動(dòng)恢復(fù)，重新啟動(dòng)，斷相保護(hù)、溫度保護(hù)、漏電保護(hù)功能，這也是其它品牌低壓電動(dòng)機(jī)所不具有的特性。能夠更好的保護(hù)電機(jī)。特別是電動(dòng)機(jī)保護(hù)器漏電保護(hù)在海洋石油平臺(tái)中具有非常重要的意義，不僅保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，又能確保生產(chǎn)的運(yùn)行，確保工作人員的自身。

（二）控制功能

  電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可以滿足各種啟動(dòng)控制方式。如適當(dāng)?shù)拈_(kāi)始后，雙向雙速開(kāi)始，電阻降壓肩膀運(yùn)動(dòng)，星三角降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)等。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的多通道開(kāi)關(guān)輸入，多個(gè)繼電器輸出，可能更容易在本地運(yùn)行、調(diào)試等等，還可以通過(guò)通信系統(tǒng)滿足你在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控和管理“遠(yuǎn)程通信"和“遠(yuǎn)程控制"功能，遠(yuǎn)程控制起停電機(jī)。

（三）測(cè)量功能

  電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可以溝通到循環(huán)電流和電壓采樣，具體數(shù)量可以查電路相電流、電壓、功率、功率頻率等電力參數(shù)，通過(guò)原位顯示模塊，并通過(guò)通信接口可以實(shí)時(shí)傳輸進(jìn)計(jì)算機(jī)后臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程"功能。

（四）在線監(jiān)測(cè)功能

  控制室操作員在后臺(tái)微機(jī)，完成所有各種保護(hù)的保護(hù)設(shè)置數(shù)據(jù)讀取、修改和設(shè)置。同時(shí)，在線監(jiān)測(cè)的運(yùn)行電動(dòng)機(jī)負(fù)載和供電質(zhì)量、過(guò)載和接地故障的早期檢測(cè)等等，創(chuàng)造了條件。此外，微機(jī)鐵腕人物的背景信息管理功能，可記錄運(yùn)行/恒電機(jī)模型、類型和歷史記錄維護(hù)，確保過(guò)程系統(tǒng)的生產(chǎn)，減少事故停車，提供了可靠的基礎(chǔ)。

四、選用的理由

（一）根據(jù)結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。一般分為一體式和分裂式兩種。目前，很多低電壓控制泵，低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器使用本體裂變型結(jié)構(gòu)和顯示模塊。廣泛應(yīng)用在施工的過(guò)程中低壓抽出式開(kāi)關(guān)柜系列和顯示模塊的安裝可以嵌入面板，這是簡(jiǎn)化了布線和包含在系統(tǒng)調(diào)整，設(shè)置參數(shù)，監(jiān)控，同時(shí)，數(shù)字顯示面板還添加了一個(gè)計(jì)數(shù)器系列的分布性和美觀性：使室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)清晰，方便檢查和維修系統(tǒng)維護(hù)。

（二）在電動(dòng)機(jī)保護(hù)器根據(jù)額定電壓和電流范圍，如使用時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)：負(fù)載電壓和額定電流的選擇相應(yīng)錯(cuò)誤。1：常規(guī)應(yīng)用，超過(guò)50千瓦電機(jī)，我們采用安裝在調(diào)用路電流互感器，電流低于次級(jí)電流，然后拉電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的訪問(wèn)范圍，使大型設(shè)備的控制和保護(hù)。

（三）電動(dòng)機(jī)保護(hù)器通信，可以訪問(wèn)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)為電動(dòng)操作和過(guò)程控制人員在線瀏覽生產(chǎn)線工作，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，以防止突發(fā)事故，提供很大的便利。

五、效益分析

  海洋石油2013年達(dá)產(chǎn)，在試運(yùn)營(yíng)期間在電力系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，是達(dá)到生產(chǎn)的重要保證。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器前期投資，但后期盈利。其經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在可以大大減少后期維護(hù)工人、提升效率、創(chuàng)造良好的社會(huì)效益等等。

（一）硬件投資

  設(shè)備和部件使用分析：項(xiàng)目采購(gòu)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及配件，投資140萬(wàn)元。增加電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，可以節(jié)省熱繼電器。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)智能設(shè)備分散在變壓器室，可以直接執(zhí)行控制和計(jì)算函數(shù)，并減少大量的傳感器，可以節(jié)省設(shè)備投資25萬(wàn)元。電纜的使用和安裝成本分析：根據(jù)儀器的配電柜控制柜之間的距離18米計(jì)算，如果用硬接線的方式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要鋪設(shè)電纜，如果安裝的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的分布平均25米電纜敷設(shè)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)布線非常簡(jiǎn)單，通信總線可以掛一些甚至幾百個(gè)設(shè)備，節(jié)省安裝配件，大大減少工作量，安裝設(shè)計(jì)和布線的工作量也大大減少。數(shù)據(jù)顯示，相比之下，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)安裝成本可以節(jié)省0.65以上。根據(jù)電纜投標(biāo)價(jià)格和安裝工程定額計(jì)算，這可以節(jié)省投資5萬(wàn)元。從硬件投資，從傳統(tǒng)熱繼電器替代一次性投資100萬(wàn)元的智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。

（二）減少維護(hù)維修費(fèi)用.達(dá)到減員增效的目的

  因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)保護(hù)器自診斷和故障處理能力，可以早期的分析和故障診斷，縮短維修停機(jī)時(shí)間。同時(shí)，由于其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、接線、減少維護(hù)的工作量。增加電動(dòng)機(jī)保護(hù)器后，每年可以減少燃燒事故，總?cè)萘考s600千瓦，每年可以節(jié)省汽車替換或維修費(fèi)用約1.8萬(wàn)元。

六、存在的缺陷、故障及處理措施

（一）馬達(dá)保護(hù)器抗損害能力差

  原料回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)線路過(guò)長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)電纜的設(shè)備不好使的，電機(jī)保護(hù)器，抗損害能力差，導(dǎo)致智能馬達(dá)保護(hù)器不能很好的接受信號(hào)導(dǎo)致了在工作時(shí)容易受到干擾和損害。建議通訊線路：建議通訊線路、控制電路和主電源安裝減少智能馬達(dá)保護(hù)器的干擾。由于主要電力電纜和控制電纜距離過(guò)近使得智能馬達(dá)保護(hù)器出現(xiàn)傳遞假的信號(hào)使得電機(jī)在工作時(shí)受到影響，現(xiàn)場(chǎng)展示了遙控開(kāi)關(guān)在位置上機(jī)器，使操作和維護(hù)錯(cuò)誤信息。發(fā)現(xiàn)測(cè)量遠(yuǎn)程終端擁有干擾信號(hào)以及電壓，所以電腦顯示錯(cuò)誤的信號(hào)，為了防止這種損害發(fā)生，應(yīng)將遠(yuǎn)程信號(hào)終端配備抗損害以及抗干擾的保護(hù)措施。

(二)網(wǎng)絡(luò)連接的接口容易松動(dòng)

  在近海石油，網(wǎng)絡(luò)連接到用于連接電機(jī)保護(hù)器，檢查或維修應(yīng)該被移除，頻繁的拆卸，方便連接器但是會(huì)出損害，經(jīng)常造成控制系統(tǒng)的信號(hào)丟失。建議安裝能夠既保證信號(hào)的傳遞又能保證接口不出現(xiàn)松動(dòng)的硬件結(jié)構(gòu)，避免此類問(wèn)題的發(fā)生。

七、ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

  ARD智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機(jī)回路，集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其完善的保護(hù)功能確保電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應(yīng)各種柜體的安裝。可選配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)通訊需求。

（一）功能特點(diǎn)

■支持基波和全波電力參數(shù)測(cè)量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流及電流不平衡度、電流正序、負(fù)序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護(hù)功能包括過(guò)載反時(shí)限、過(guò)載定時(shí)限、接地、起動(dòng)超時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過(guò)功率、欠功率、過(guò)壓、欠壓、相序、溫度、tE時(shí)間、外部故障、起動(dòng)次數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)間報(bào)警、故障次數(shù)報(bào)警。

■9路可編程DI輸入，默認(rèn)采用內(nèi)置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點(diǎn)。

■5路可編程DO輸出，滿足直接起動(dòng)，星—三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)，等多種起動(dòng)方式，可通過(guò)通訊總線實(shí)現(xiàn)主站對(duì)電動(dòng)機(jī)的遙控“起/停"。

■可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動(dòng)、失壓重起動(dòng)。

■可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUSDP通訊，可支持2路通訊接口。

■可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口，與DCS系統(tǒng)相接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。

■具有故障記錄、起動(dòng)記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動(dòng)記錄等各類事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中/英文切換。

（二）產(chǎn)品選型

八、結(jié)束語(yǔ)

  電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的這種新型的保護(hù)產(chǎn)品在市場(chǎng)上，性能穩(wěn)定，運(yùn)行良好，對(duì)各種故障類型是準(zhǔn)確的報(bào)警顯示，防止電機(jī)燃燒，為用戶保存和過(guò)程控制的準(zhǔn)確性、科學(xué)、降低事故率，提高電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

參考文獻(xiàn)

[1]孫永剛.智能電機(jī)保護(hù)器在石油平臺(tái)的應(yīng)用[J].科技資訊, 2021, 1.2.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器).